Conophylline——新型的骨髓干細(xì)胞植物誘導(dǎo)劑*

劉 俏 張 楠 浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬邵逸夫醫(yī)院 杭州 310000

隨著移植醫(yī)學(xué)的發(fā)展,肝、腎及骨髓等的移植都獲得了相當(dāng)大的成功,有人提出進(jìn)行胰腺或者胰島的移植從而根治糖尿病的設(shè)想。經(jīng)過(guò)大量的努力,目前這一方面的工作已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展。2000年加拿大的 Edmonton研究小組就連續(xù)取得了 7例 1型糖尿病患者胰島移植的成功[1]。但是,供體的來(lái)源不足和排斥反應(yīng)這兩大問(wèn)題大大限制了胰腺和胰島移植的發(fā)展。因此,為了糖尿病治療的發(fā)展,需要尋找一種更好的胰島素分泌細(xì)胞的來(lái)源。

1 骨髓干細(xì)胞

目前,干細(xì)胞研究方興未艾。干細(xì)胞具有自我更新和多向分化的潛能,因而成為許多細(xì)胞治療和基因治療的重點(diǎn)研究對(duì)象,比如骨髓中造血干細(xì)胞的移植已經(jīng)在臨床上用于白血病等血液系統(tǒng)疾病治療多年。而骨髓組織中除了造血干細(xì)胞外,還含有另外一種間充質(zhì)干細(xì)胞。間充質(zhì)干細(xì)胞不僅可以分化成為成骨細(xì)胞、成軟骨細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、成肌細(xì)胞等間充質(zhì)細(xì)胞譜系,在一定條件下,它還具有向非間充質(zhì)細(xì)胞譜系如神經(jīng)細(xì)胞分化的多潛能特性。因此,將骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞誘導(dǎo)分化為神經(jīng)細(xì)胞用于神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療,誘導(dǎo)分化為心肌細(xì)胞用于心肌梗死的搶救,誘導(dǎo)分化為成骨細(xì)胞促進(jìn)骨缺損的修復(fù),誘導(dǎo)分化為肝細(xì)胞進(jìn)行自體干細(xì)胞移植從而挽救肝硬化患者的生命等,這些方面的研究都正在火熱的進(jìn)行之中。那間充質(zhì)細(xì)胞能否分化成胰島素分泌細(xì)胞呢?目前,已經(jīng)有一些相關(guān)的研究,并取得了肯定的成果[2～4]。因此,可以設(shè)想如果能將從自體骨髓提取出的干細(xì)胞誘導(dǎo)分化成胰島素分泌細(xì)胞,再移植入患者體內(nèi),不僅解決了供體來(lái)源的問(wèn)題,還完全不會(huì)有排斥反應(yīng)的發(fā)生,這成為許多糖尿病患者的新希望。

2 Conophylline誘導(dǎo)骨髓干細(xì)胞體外分化成胰島素分泌細(xì)胞

Conophylline是從熱帶植物小葉狗牙花中提取出來(lái)的一種長(zhǎng)春花堿類的小分子物質(zhì)。研究顯示,在鼠的胰腺退化器官的培養(yǎng)中,Conophylline可抑制腺泡結(jié)構(gòu)的形成以及增加胰島素陽(yáng)性細(xì)胞的數(shù)量,并且顯著增加胰島素mRNA的表達(dá)和胰十二指腸同源異型盒-1陽(yáng)性細(xì)胞的數(shù)量[5]。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)還表明,當(dāng)給予糖尿病模型的新生小鼠 Conophylline,它們的血糖水平和葡萄糖耐量都會(huì)顯著改善[5]。另外,有研究顯示,Conophylline具有誘導(dǎo)胰腺前體細(xì)胞模型—AR 42J細(xì)胞體外分化成胰島素分泌細(xì)胞的能力,并且和 activin A相比,Conophylline不會(huì)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,被認(rèn)為是一種神奇的植物誘導(dǎo)劑[6]。

那么,究竟為什么Conophylline具有這樣神奇的誘導(dǎo)活性呢?有研究者從馬來(lái)群島的一種名叫 T.divaricata的植物中分離出三種與 Conophylline結(jié)構(gòu)類似的長(zhǎng)春花堿類物質(zhì)—Conophyllidine、Conofoline和 Conophyllinine,見圖 1。 實(shí)驗(yàn)顯示,Conophyllidine具有和 Conophylline相似的引起胰腺腺泡癌細(xì)胞 AR 42J發(fā)生類似神經(jīng)細(xì)胞的形態(tài)學(xué)改變的活性,Conophyllinine的這種活性要弱一點(diǎn),而 Conofoline則完全沒有這種活性[7]。引起 AR 42J細(xì)胞發(fā)生類似神經(jīng)細(xì)胞的形態(tài)學(xué)改變的 Conophylline最終誘導(dǎo)這些細(xì)胞分化成胰島素分泌細(xì)胞,從而證明二聚體aspidosperma中心的二氫呋喃結(jié)構(gòu)是其分化誘導(dǎo)活性所必需的[7]。

圖1 Conophylline、Conophyllidine和 Conofolline的結(jié)構(gòu)

2008 年的內(nèi)分泌學(xué)雜志報(bào)道使用 Conophylline和betacellulin-delta4體外成功誘導(dǎo)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞定向分化成胰島素分泌細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)將小鼠骨髓來(lái)源的間充質(zhì)干細(xì)胞放在含有 10%胎牛血清和25mM葡萄糖的培養(yǎng)基中,當(dāng)加入 activin A和 batacelluin作為誘導(dǎo)劑,14天后有胰島素產(chǎn)生;而換用 Conophylline和 betacellulin-delta4作為誘導(dǎo)劑,5～7天之后胰島素的mRNA就能被探測(cè)到,并且這些細(xì)胞對(duì)高濃度的葡萄糖起反應(yīng)而分泌成熟的胰島素[8]。當(dāng)這些細(xì)胞被移植到經(jīng)鏈脲酶素誘導(dǎo)的小鼠糖尿病模型上,小鼠的血糖濃度大幅度降低,且這種效應(yīng)至少持續(xù) 4周[8]。這個(gè)實(shí)驗(yàn)證明 Conophylline確實(shí)具有誘導(dǎo)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞體外分化成胰島素分泌細(xì)胞的能力。

關(guān)于 Conophylline究竟通過(guò)怎樣的途徑誘導(dǎo)胰島素分泌細(xì)胞的分化的,至今仍沒有一個(gè)完全明確的答案。研究表明,TAK 1-MKK 3-p38MAPK途徑的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)可能在 activin A誘導(dǎo)胰腺前體細(xì)胞產(chǎn)生 Neurogenin3(ngn3)基因的表達(dá)中起重要作用[9]。ngn3不僅是胰腺內(nèi)分泌前體細(xì)胞的標(biāo)志,當(dāng)將小鼠體內(nèi)的 ngn3靶向斷裂后,這些小鼠就不能產(chǎn)生胰腺內(nèi)分泌細(xì)胞,也不能產(chǎn)生大多數(shù)內(nèi)分泌細(xì)胞分化所需的基本轉(zhuǎn)錄因子[10];相反,胰芽細(xì)胞中 ngn3的過(guò)度表達(dá)則會(huì)促進(jìn)其向內(nèi)分泌細(xì)胞分化[11,12]。說(shuō)明 ngn3是胰腺內(nèi)分泌細(xì)胞分化中起決定性作用的一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子。實(shí)驗(yàn)證明,轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子 β相關(guān)激酶 1(TAK 1)或絲裂原活化蛋白激酶激酶 3(MKK3)的顯性負(fù)性突變的過(guò)度表達(dá),或者是 p38 MAPK抑制劑SB203580的使用都會(huì)抑制 activin A和肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子(HGF)誘導(dǎo)的 ngn3的表達(dá)[9]。另外,該實(shí)驗(yàn)還表明,activin A和HGF通過(guò)TAK1-MKK 3-p38MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑作用于ngn3基因的啟動(dòng)因子-402～-327堿基對(duì)上,從而減輕其對(duì)轉(zhuǎn)錄的抑制,并最終激活了 ngn3的表達(dá)和內(nèi)分泌細(xì)胞的分化[9]。而 Conophylline具有和 activin A類似的激活 p38絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)的特性,并且p38MAPK特異性的抑制劑 SB203580會(huì)完全抑制 Conophylline誘導(dǎo)的類似神經(jīng)細(xì)胞的形態(tài)學(xué)改變和胰島素的產(chǎn)生[8]。所以,p 38MAKP的激活是 Conophylline誘導(dǎo)胰島素分泌細(xì)胞產(chǎn)生的關(guān)鍵步驟。其它研究也表明,Conophylline可能是通過(guò)和 activin A類似的作用方式誘導(dǎo)胰島素分泌細(xì)胞的分化的[5]。因此,推測(cè)Conophylline可能也是主要通過(guò)TAK 1-MKK 3-p38MAPK這個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑,作用于 ngn3基因的啟動(dòng)因子上,從而激活ngn3的表達(dá)和內(nèi)分泌細(xì)胞的分化的。

3 Conophylline應(yīng)用前景

目前,除了誘導(dǎo)分化胰島素分泌細(xì)胞外,關(guān)于Conophylline的一些其它方面的研究也正在進(jìn)行之中,尤其在腫瘤方面它也顯示出相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。已有實(shí)驗(yàn)表明,Conophylline具有抑制子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞的黏附和侵襲的作用[13],也有研究顯示,Conophylline具有抑制表達(dá)K-ras基因腫瘤的生長(zhǎng)的功能[14],另外,它還具有下調(diào)人類T細(xì)胞白血病細(xì)胞的腫瘤壞死因子 α受體的作用[15]?？傊?Conophylline是一種具有廣闊應(yīng)用前景的長(zhǎng)春花堿類的小分子物質(zhì),其誘導(dǎo)骨髓干細(xì)胞體外分化成胰島素分泌細(xì)胞的能力為糖尿病的治療開辟了新的天地。關(guān)于 Conophylline的作用機(jī)制以及實(shí)際臨床應(yīng)用等方面的問(wèn)題還需要廣大科研和醫(yī)學(xué)工作者繼續(xù)努力解決。希望不久的將來(lái),能將從患者自體骨髓提取出的干細(xì)胞用于糖尿病的治療,從而為廣大糖尿病患者帶來(lái)福音。

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